Projeto Finalizado!

          Olá a todos!

          Nosso projeto para este semestre foi finalizado! E com sucesso!

         Os circuitos foram montados, acoplados ao gerador e ensaiados, onde pudemos confirmar seu funcionamento. Apresentamos a situação final do projeto:

Gerador

                O gerador é o grande responsável pelo funcionamento dos circuitos. É ele que irá fornecer a energia suficiente para alimentarmos as cargas que podem ser acopladas no projeto. Uma das características deste gerador é que ele fornece uma tensão alternada e não contínua como geradores pequenos, comumente encontrados no mercado. Acionando a alavanca de giro, conseguimos medir tensões de até 21vac. Aliado a isto, temos uma caixa de engrenagens que é responsável pela multiplicação da rotação fornecida pela manivela até o eixo do gerador.

Retificador

                Com a tensão fornecida em corrente alternada, foi necessária a retificação desta tensão para podermos alimentar os demais circuitos, que funcionam em corrente contínua. Construímos então um retificador em ponte, para que a onda senoidal pudesse ser retificada em um sinal contínuo.

Voltímetro digital

                O voltímetro digital é o responsável por fornecer a leitura da tensão retificada do gerador. Por ser digital, temos uma maior precisão dos valores medidos. Este voltímetro substitui nosso voltímetro de barra de leds, que era bastante impreciso, mas muito didático visualmente, para compreender a variação de tensão no circuito.

Carregador USB

                O circuito do carregador USB possui como o próprio nome diz, uma saída para conexão de cabos USB, que podem ser utilizados para carregamento de celulares, baterias (Power Bank) ou outros dispositivos que precisem de uma alimentação via USB. A saída fornece uma tensão de até 6v, independente de oscilações de tensão maiores que este valor, obtidas pela geração.

Carregador de pilha e bateria

                Com este circuito, podemos conectar pilhas o baterias recarregáveis que poderão ser utilizadas para os mais diversos fins desejados pelo usuário.

Coletor de tensão auto-oscilante

                Este dispositivo, ao ser alimentado com tensões baixas, consegue realizar uma elevação desta fonte através do chaveamento obtido pelo transistor e com o uso do indutor. Este coletor auto-oscilante de tensão intensificada pode ser conhecido popularmente como “Joule thief” (ladrão de Joule).

                Com isto, concluímos mais uma etapa do Projeto Integrador deste segundo semestre de 2015.

                Nosso muito obrigado a todos que participaram direta ou indiretamente deste projeto até aqui! Valeu!

Incrementos ao projeto integrador

Conforme mencionamos, nosso projeto buscou uma evolução do projeto do semestre anterior, mas sem abrir mão da ideia inicial: desenvolver um dispositivo gerador de energia elétrica onde, através da captação desta geração, possamos utiliza-la em algum dispositivo, como carregar uma bateria ou um celular, por exemplo, além de podermos medi-la.

Utilizaremos nosso coletor auto oscilante de tensão intensificada (“ladrão de Joule”), para demonstrar como um sinal de entrada baixo pode ser amplificado e ser utilizado na alimentação de pequenas cargas.

Nosso voltímetro será responsável pela medição da tensão gerada e irá disponibilizar o valor obtido em seu display digital.

Além disso, teremos um circuito responsável pelo direcionamento da geração para o carregamento de baterias ou celular. Este carregamento será facilmente visualizado em um celular que estará disponível apenas para demonstrar o funcionamento.

Um ponto importante do projeto é o retificador de tensão. Ele será responsável por retificar a tensão alternada do nosso motor-gerador para uma tensão contínua.

Protótipos na bancada

          Antes da montagem final, realizamos a montagem dos protótipos em bancada, com o uso de placas protoboard.

Foto 1. Testes com o "ladrão de Joule".

          No nosso teste com o ladrão de Joule, injetamos uma tensão de 0,58v e conseguimos alimentar um led vermelho. Sem isto, o led só conseguiria acender com uma tensão de 2,5v, o que demonstra a eficiência do projeto.

Foto 2. Funcionamento do medidor de tensão com leds e ajuste.

          No nosso outro projeto, o medidor de tensão com leds, conseguimos monitorar um nível de tensão entre 2,5v e 3,8v, onde o ajuste pode ser executado com o uso de um potenciometro.

O “Ladrão de Joule”

          O Ladrão de Joule é um dispositivo que eleva a tensão primária (entrada), fornecendo na saída uma tensão mais alta. Isto se deve pela utilização de um indutor (toróide) acoplado a um transistor, que é responsável pela oscilação da tensão e sua consequente elevação. O circuito funciona através da rápida oscilação no transistor.

Inicialmente a corrente começa a fluir através do resistor, enrolamento secundário do toróide e pela junção base-emissor, fazendo com que o transistor passe a conduzir a corrente de coletor através do enrolamento primário. Uma vez que os dois enrolamentos estão ligados em sentidos opostos, ocorre a indução de uma tensão no enrolamento secundário, que é positiva (devido à polaridade do enrolamento) polarizando o transistor (BC335). Esta polarização satura o transistor, transformando o coletor-emissor em uma espécie de chave fechada, deixando fluir a corrente do secundário do indutor para o LED, e reiniciando o processo. A seguir temos uma ilustração da forma de onda deste processo (Figura 1) e um exemplo de circuito que pode ser utilizado (Figura 2):

Figura 1: Forma de onda do Ladrão de Joule, que mostra um ciclo de trabalho de 30% a 40 kHz.

Fonte: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Joule_thief_waveform.jpg (acesso em 10/05/2015).

Figura 2: Exemplo de circuito “Ladrão de Joule”

Fonte:http://www.esd-talk.com/2011/09/joule-thief-o-ladrao-de-energia.html (acesso em 10/05/2015)

Dispositivos a serem desenvolvidos

Conforme já havíamos informado, nosso projeto sofreu alteração devida a sua complexidade de concepção, tanto elétrica como mecânica. Nosso foco ainda continuou na geração doméstica de energia, porém na análise de mercado nacional de fontes alternativas e na elaboração de um dispositivo para trabalhar com baixas tensões e sua medição.

         
     Um dos grandes problemas em se trabalhar com geração de energia é a forma como poderemos armazená-la. Basicamente, a utilização de sistemas ou bancos de baterias tem-se mostrado muito útil. Mas muitas baterias, mesmo não estando totalmente descarregadas, mas com sua carga em nível mais baixo, não são capazes de alimentar equipamentos que necessitam ter um nível de tensão não inferior a um determinado nível. Por exemplo, equipamentos que trabalham com 3v, pelo menos, podem não funcionar com tensões de 2,5v.

         Para estes casos, nossa equipe irá montar um dispositivo que seja capaz de aumentar esta tensão mais baixa a um nível que possa ser utilizado por um equipamento que antes não funcionaria com uma tensão menor. Este é o princípio do “Ladrão de Joule”. Além disso, vamos desenvolver um medidor de tensão com LEDs, onde o mesmo pode ser utilizado para monitorar o nível de carga de uma bateria. Aliado a isto, colocaremos um pequeno dínamo para que possamos verificar a tensão gerada pela transformação da energia mecânica (movimento) em energia elétrica.